專利名稱：用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中分配信道的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種在通信系統(tǒng)中的信道分配裝置和方法，并具體涉及在無(wú)線通信系統(tǒng)中的信道分配裝置和方法。
背景技術(shù)：
一種主要的無(wú)線通信系統(tǒng)是移動(dòng)通信系統(tǒng)。移動(dòng)通信系統(tǒng)主要被配置用來(lái)為用戶提供語(yǔ)音通信服務(wù)而不必考慮他們的位置。它已經(jīng)發(fā)展到額外地提供數(shù)據(jù)服務(wù)以及語(yǔ)音服務(wù)。移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展是無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)、無(wú)線本地環(huán)路(WLL)系統(tǒng)等的商業(yè)化背后的驅(qū)動(dòng)力。
上述系統(tǒng)都提供無(wú)線通信服務(wù)。由于無(wú)線電資源非常有限，所以必須提高在分配無(wú)線電資源中所利用的效率以提高系統(tǒng)的吞吐量。由于這個(gè)原因，大量的時(shí)間和精力花費(fèi)在系統(tǒng)的信道分配上。其中，CDMA(碼分多址)1xEV-DO(Evolution-data only)是一種以更有效的方式分配信道的系統(tǒng)。在CDMA 1xEV-DO系統(tǒng)中，移動(dòng)站(MS)測(cè)量從基站(BS)接收的導(dǎo)頻信道的強(qiáng)度并且將導(dǎo)頻信號(hào)的強(qiáng)度返回給基站。然后基站及時(shí)向位于特定位置的處于最佳狀態(tài)的移動(dòng)站分配一個(gè)前向信道，并向該移動(dòng)站發(fā)送數(shù)據(jù)。即，基站基于從移動(dòng)站接收的導(dǎo)頻強(qiáng)度來(lái)選擇處于最佳信道狀態(tài)的移動(dòng)站。接著，在下一個(gè)發(fā)送時(shí)間，基站將全部信道資源分配給具有最佳的信道狀態(tài)的移動(dòng)站，并向這些移動(dòng)站發(fā)送數(shù)據(jù)。
在CDMA 1xEV-DO系統(tǒng)的信道分配中的一個(gè)問(wèn)題是資源分配的公平性。如果一個(gè)特定的移動(dòng)站持續(xù)地具有最佳信道狀態(tài)，而且其它移動(dòng)站具有較差的信道狀態(tài)，則后者將連續(xù)不斷地被排除在信道分配之外?？墒?，如果信道被分配給具有較差信道狀態(tài)的其它移動(dòng)站，系統(tǒng)的吞吐量將下降。
最近使用的無(wú)線通信系統(tǒng)包括CDMA和TDMA(時(shí)分多址)系統(tǒng)。CDMA和TDMA系統(tǒng)在提高吞吐量上具有固有的限制。因此，除了目前在這些系統(tǒng)中應(yīng)用的方法以外，正在對(duì)提高吞吐量的方法進(jìn)行研究。其中一個(gè)方法就是OFDMA(正交頻分多址)。
在OFDMA中，給移動(dòng)站分配正交頻率用于無(wú)線電通信。但是，到目前為止，尚未規(guī)定一種用于分配正交頻率資源的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于現(xiàn)有系統(tǒng)采用的信道分配方案無(wú)法簡(jiǎn)單地被應(yīng)用。而且，現(xiàn)有方案具有降低的吞吐量或者不公平性的缺點(diǎn)。因此，需要有一種對(duì)于OFDMA系統(tǒng)而言可行的信道分配方法。同時(shí)，必須為使用跳頻的OFDMA系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出一種能夠確定最佳跳變模式或能夠提高系統(tǒng)吞吐量的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于基本上解決至少是上述的問(wèn)題和/或缺點(diǎn)，并至少提供下述的優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于提高無(wú)線通信系統(tǒng)吞吐量的信道分配裝置及其方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種在無(wú)線通信系統(tǒng)中提供公平性的信道分配裝置及其方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用于在OFDMA無(wú)線通信系統(tǒng)中提高吞吐量并且提供公平性的信道分配裝置及其方法。
上述目的通過(guò)提供一種信道分配方法及其裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在無(wú)線通信系統(tǒng)中，在至少兩個(gè)信道上通信的基站中的信道分配方法中，基站從位于其單元區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)站接收與可用信道數(shù)據(jù)率相關(guān)的信息，對(duì)每個(gè)信道的數(shù)據(jù)率計(jì)算方差，根據(jù)方差來(lái)排列信道，并且按照排列的順序給移動(dòng)站分配信道，以便滿足移動(dòng)站通信量所需要的數(shù)據(jù)率。
如果在給移動(dòng)站分配信道后仍剩余其他的信道，則重新分配這些剩余的信道。這里，首先將剩余的信道分配給那些具有最少的、超出其所需數(shù)據(jù)率的信道資源的移動(dòng)站，或者分配給那些超出其所需數(shù)據(jù)率的信道資源與所需數(shù)據(jù)率之間的比值最小的移動(dòng)站，或者分配給處于最佳信道狀態(tài)的移動(dòng)站。
如果在信道分配后出現(xiàn)信道資源短缺，則從那些具有比其所需數(shù)據(jù)率要多的信道的移動(dòng)站中，將已經(jīng)分配給處于最佳信道狀態(tài)的移動(dòng)站的信道重新分配給信道不夠的移動(dòng)站以滿足該移動(dòng)站所需的數(shù)據(jù)率。
這種重新分配將不斷地重復(fù)，直到滿足預(yù)定的公平性指數(shù)。
按照方差的降序分配信道，使得具有最大方差的信道被首先分配給具有信道的最高數(shù)據(jù)率的移動(dòng)站，并且如果滿足該移動(dòng)站所需的數(shù)據(jù)率，則從以后的調(diào)度中排除該移動(dòng)站。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，在無(wú)線通信系統(tǒng)中，在至少兩個(gè)信道上通信的基站中的信道分配方法中，基站從在其單元區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)站接收與可用信道數(shù)據(jù)率相關(guān)的信息，對(duì)每個(gè)移動(dòng)站計(jì)算數(shù)據(jù)率方差，根據(jù)方差排列移動(dòng)站，并且按照排列順序?qū)⑿诺婪峙浣o移動(dòng)站，以便滿足移動(dòng)站通信量所需的數(shù)據(jù)率。
如果在給移動(dòng)站分配信道后仍剩余其他的信道，則重新分配這些剩余的信道。這里，首先將剩余的信道分配給那些具有最少的、超出其所需數(shù)據(jù)率的信道資源的移動(dòng)站，或者分配給那些超出其所需數(shù)據(jù)率的信道資源與所需數(shù)據(jù)率之間的比值最小的移動(dòng)站，或者分配給處于最佳信道狀態(tài)的移動(dòng)站。
如果在信道分配后出現(xiàn)信道資源短缺，則從那些具有比其所需數(shù)據(jù)率要多的信道的移動(dòng)站中，將已經(jīng)分配給處于最佳信道狀態(tài)的移動(dòng)站的信道重新分配給信道不夠的移動(dòng)站以滿足該移動(dòng)站所需的數(shù)據(jù)率。
這種重新分配將不斷重復(fù)，直到滿足預(yù)定的公平性指數(shù)。
按照移動(dòng)站方差的降序分配信道，以便使得按照數(shù)據(jù)率的降序?qū)⑿诺朗紫确峙浣o具有最大方差的移動(dòng)站，直到滿足該移動(dòng)站所需的數(shù)據(jù)率為止。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，在無(wú)線通信系統(tǒng)中，在至少兩個(gè)信道上通信的基站中的信道分配方法中，基站從在其單元區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)站接收與可用信道數(shù)據(jù)率相關(guān)的信息，為每個(gè)信道計(jì)算數(shù)據(jù)率的平均值，根據(jù)平均值排列移動(dòng)站，并且按照排列的順序?qū)⑿诺婪峙浣o移動(dòng)站，以便滿足移動(dòng)站所需通信量的數(shù)據(jù)率。
按照平均值的升序?qū)⑿诺婪峙浣o移動(dòng)站。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，在無(wú)線通信系統(tǒng)中，在至少兩個(gè)信道上通信的基站中的信道分配方法中，基站從在其單元區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)站接收與可用信道數(shù)據(jù)率相關(guān)的信息，為每個(gè)信道計(jì)算數(shù)據(jù)率的平均值，根據(jù)平均值排列信道，并且按照所排列的順序?qū)⑿诺婪峙浣o移動(dòng)站，以便滿足移動(dòng)站所需的通信量的數(shù)據(jù)率。
按照平均值的降序?qū)⑿诺婪峙浣o移動(dòng)站。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，一種用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中的、在至少兩個(gè)信道上通信的基站中分配信道的調(diào)度裝置，包括多個(gè)無(wú)線電收發(fā)信機(jī)，用來(lái)與移動(dòng)站通信并且通過(guò)報(bào)告信道從移動(dòng)站接收與可用信道的數(shù)據(jù)率相關(guān)的信息；控制器，按照移動(dòng)站輸出從無(wú)線收發(fā)信機(jī)所接收的數(shù)據(jù)率信息；以及調(diào)度器，為每個(gè)信道計(jì)算數(shù)據(jù)率方差，并按照方差的降序來(lái)分配信道，從而將具有最大方差的信道首先分配給在具有最高信道數(shù)據(jù)率的移動(dòng)站。
如果給移動(dòng)站分配信道后還剩余信道，調(diào)度器進(jìn)一步將剩余信道分配給移動(dòng)站。
如果在信道分配后出現(xiàn)信道資源短缺，則調(diào)度器從那些具有比其所需數(shù)據(jù)率要多的信道的移動(dòng)站中，將已經(jīng)分配給處于最佳信道狀態(tài)的移動(dòng)站的信道重新分配給信道不夠的移動(dòng)站以滿足該移動(dòng)站所需數(shù)據(jù)率。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，一種用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中的、在至少兩個(gè)信道上通信的基站中分配信道的調(diào)度裝置，包括多個(gè)無(wú)線電收發(fā)信機(jī)，用來(lái)與移動(dòng)站通信并且通過(guò)報(bào)告信道從移動(dòng)站接收與可用信道的數(shù)據(jù)率相關(guān)的信息；控制器，用來(lái)按照移動(dòng)站輸出從無(wú)線電收發(fā)信機(jī)接收的數(shù)據(jù)率信息；和調(diào)度器，用來(lái)計(jì)算每個(gè)移動(dòng)站數(shù)據(jù)率的方差，并按照移動(dòng)站方差的降序分配信道，從而按照數(shù)據(jù)率降序?qū)⑿诺朗紫确峙浣o具有最大方差的移動(dòng)站。


根據(jù)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見(jiàn)，其中圖1示例了在應(yīng)用本發(fā)明的無(wú)線通信系統(tǒng)中的信道分配；圖2為設(shè)計(jì)用來(lái)能夠進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的信道分配的基站的方框圖；圖3示例了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的、在基站中進(jìn)行信道分配的控制操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在以下的說(shuō)明中，不詳細(xì)描述熟知的功能或結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@些將在不必要的細(xì)節(jié)上使得本發(fā)明變得不清楚。
參見(jiàn)附圖1，下面將描述根據(jù)本發(fā)明的、在無(wú)線通信系統(tǒng)中的移動(dòng)站和基站之間的信道分配。
移動(dòng)站10將它的信道狀態(tài)通過(guò)預(yù)定的信道110報(bào)告給基站20。信道110將被稱為“報(bào)告信道”。信道狀態(tài)信息包括指示OFDMA系統(tǒng)中每個(gè)信道的狀態(tài)的信息。由于OFDMA系統(tǒng)使用正交頻率，因此每個(gè)頻率是一個(gè)信道。從而，移動(dòng)站10向基站20報(bào)告相應(yīng)信道的狀態(tài)。例如，如果在OFDMA系統(tǒng)中從基站20定向到移動(dòng)站10的下行鏈路中有100個(gè)可用的頻率，移動(dòng)站10為100個(gè)頻率中的每一個(gè)計(jì)算可用的數(shù)據(jù)率，并通過(guò)報(bào)告信道110將指示可用數(shù)據(jù)率的信息發(fā)送到基站20。基站20從其單元區(qū)域內(nèi)的所有移動(dòng)站接收這種信道狀態(tài)信息。使用信道狀態(tài)信息，基站可以創(chuàng)建如下的表格。
表1

在表1中，hX，Y中的X表示移動(dòng)站，hX，Y中的Y表示信道索引。因此，hX，Y表示對(duì)于移動(dòng)站X來(lái)說(shuō)在信道Y上可用的數(shù)據(jù)率?；?0基于表1中的信息來(lái)分配無(wú)線電資源。無(wú)線電資源的分配將參考圖2和圖3在下文中進(jìn)行詳細(xì)的描述。將結(jié)合圖2和圖3來(lái)描述一種有效的無(wú)線電資源分配方法和考慮移動(dòng)站之間的公平性的無(wú)線電資源分配方法。
在使用表1中的信息分配無(wú)線電資源后，基站通過(guò)預(yù)定的信道120將信道分配信息發(fā)送給移動(dòng)站10。同時(shí)，還能夠分配上行鏈路無(wú)線電資源。以相同的方式分配上行鏈路無(wú)線電資源，因此不單獨(dú)提供對(duì)它的描述。移動(dòng)站10和基站20使用分配的資源建立業(yè)務(wù)信道130，并且在該業(yè)務(wù)信道130上發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。
圖2是用于根據(jù)本發(fā)明來(lái)分配信道的基站的方框圖。下面將詳細(xì)描述與根據(jù)本發(fā)明的信道分配相關(guān)的基站的操作和結(jié)構(gòu)。
參見(jiàn)圖2，無(wú)線電收發(fā)信機(jī)201到20N通過(guò)天線(ANT)執(zhí)行在基站和移動(dòng)站之間建立的信道(即頻率)上的數(shù)據(jù)通信。無(wú)線電收發(fā)信機(jī)201到20N向控制器210提供從每個(gè)移動(dòng)站接收的信道信息。無(wú)線電收發(fā)信機(jī)201到20N與無(wú)線電接口221相連接。無(wú)線電接口221可以包括一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)將被發(fā)送到特定移動(dòng)站的數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)(未示出)。無(wú)線電接口221在內(nèi)部緩沖區(qū)中存儲(chǔ)從網(wǎng)絡(luò)接口222接收的數(shù)據(jù)，并且在調(diào)度器211的控制下將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)發(fā)送給相應(yīng)的無(wú)線電收發(fā)信機(jī)。無(wú)線電接口220還將指示緩沖區(qū)狀態(tài)的信息提供給調(diào)度器211。無(wú)線電接口220將從無(wú)線電收發(fā)信機(jī)201到20N接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)接口222。無(wú)線電接口221中包括一個(gè)開(kāi)關(guān)(未示出)，并且通過(guò)無(wú)線電收發(fā)信機(jī)201到20N來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)接口222連接到無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)230，或者其他網(wǎng)絡(luò)，來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在控制器210的控制下，網(wǎng)絡(luò)接口222將從無(wú)線電接口221或者控制器210接收的數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)230。取決于接收數(shù)據(jù)是控制器210需要的還是用于無(wú)線電接口221的通信量，網(wǎng)絡(luò)接口將從網(wǎng)絡(luò)230接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器210或者無(wú)線電接口221。
控制器210向基站提供全面控制，檢查所有處理塊的狀態(tài)，在狀態(tài)檢查之后生成與數(shù)據(jù)修復(fù)和維護(hù)有關(guān)的信息，并將信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)接口222?？刂破?10向調(diào)度器211提供從無(wú)線電收發(fā)信機(jī)201到20N接收到的信道信息。當(dāng)需要時(shí)，控制器210控制調(diào)度器的操作。可替換地，調(diào)度器211可以被配置用來(lái)執(zhí)行實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所需的全部操作。根據(jù)系統(tǒng)配置確定負(fù)責(zé)操作的組件。重要的是，在下述根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程中分配信道。
調(diào)度器211從控制器210接收與通過(guò)移動(dòng)站報(bào)告的信道的數(shù)據(jù)率有關(guān)的信息。調(diào)度器211考慮被緩沖的通信量的特性和數(shù)量來(lái)確定將分配給移動(dòng)站的信道。這將參考圖3在后面進(jìn)行詳述。調(diào)度器211控制無(wú)線電接口221，將被緩沖的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)交給預(yù)定的無(wú)線電收發(fā)信機(jī)，并控制為無(wú)線電收發(fā)信機(jī)建立信道。
圖3示例了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的、在基站中進(jìn)行信道分配的控制操作的流程圖。
參見(jiàn)圖3，在步驟300中，基站20收集從位于其單元區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)站反饋的信道狀態(tài)信息。通過(guò)把從移動(dòng)站接收的信息經(jīng)由報(bào)告信道從無(wú)線電收發(fā)信機(jī)201到20N發(fā)送到控制器210來(lái)執(zhí)行信息收集。如表1所示，控制器210將信道狀態(tài)信息制成表格，并且將制成表格的信息發(fā)送給調(diào)度器211。
在步驟310中，調(diào)度器211基于信道狀態(tài)信息為每一個(gè)移動(dòng)站和/或每個(gè)信道計(jì)算數(shù)據(jù)率的平均值和/或方差。根據(jù)本發(fā)明，調(diào)度器211可以為每個(gè)移動(dòng)站計(jì)算數(shù)據(jù)率的平均值或方差，或者為每個(gè)信道計(jì)算數(shù)據(jù)率的平均值或方差，或者為每個(gè)移動(dòng)站和每個(gè)信道計(jì)算數(shù)據(jù)率的平均值或方差，或者為每個(gè)移動(dòng)站和每個(gè)信道計(jì)算數(shù)據(jù)率的平均值和方差。這些情況將通過(guò)實(shí)施例逐個(gè)予以考慮。
由于調(diào)度器211以和基于信道相同的方式，基于移動(dòng)站來(lái)計(jì)算數(shù)據(jù)率的平均值和/或方差，所以為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)僅對(duì)后者進(jìn)行描述。
基于在表1中所例舉的信道狀態(tài)信息，通過(guò)添加每個(gè)信道上的可用數(shù)據(jù)率的平均值來(lái)構(gòu)造表2。
表2

在標(biāo)題為平均值的一欄下，列出了由移動(dòng)站所報(bào)告的每個(gè)信道上的可用數(shù)據(jù)率的平均值。如果在一個(gè)信道上可用數(shù)據(jù)率的平均值很高，這意味著對(duì)于每一個(gè)移動(dòng)站而言在該信道上可獲得高的數(shù)據(jù)率。另一方面，在基于移動(dòng)站計(jì)算數(shù)據(jù)率的平均值的情況下，如果一個(gè)移動(dòng)站的數(shù)據(jù)率的平均值高于所有信道，則移動(dòng)站處于良好的、足以接收所有的信道的信道條件。即，調(diào)度器211能夠基于信道或者基于移動(dòng)站來(lái)計(jì)算數(shù)據(jù)率的平均值。
在調(diào)度器211計(jì)算數(shù)據(jù)率方差的情況下，通過(guò)以表1中所例舉的信道狀態(tài)信息為基礎(chǔ)，添加每個(gè)信道的可用數(shù)據(jù)率的方差來(lái)構(gòu)造表3。
表3

在表3中，方差表示在信道上可用數(shù)據(jù)率的分布。如果信道的可用數(shù)據(jù)率的方差很小，則意味著由所有移動(dòng)站報(bào)告的信道中的數(shù)據(jù)率幾乎相同。相反，如果方差很大，則移動(dòng)站中信道的數(shù)據(jù)率差別顯著。因此，最好同時(shí)使用平均值和方差而不是單獨(dú)使用平均值或方差。
當(dāng)調(diào)度器211如上所述在步驟310中基于移動(dòng)站或者基于信道計(jì)算了數(shù)據(jù)率的平均值和/或方差之后，在步驟320中，調(diào)度器211根據(jù)計(jì)算出的平均值和/或方差，按照降序或者升序來(lái)排列信道。
在步驟330中，調(diào)度器211首先以四種方法中的一種分配信道。在基于移動(dòng)站計(jì)算每個(gè)信道上的可用數(shù)據(jù)率的平均值或方差的情況下可以使用這四種方法。因?yàn)槲窗ㄔ谝韵旅總€(gè)方法中的值是不需要的，因此相應(yīng)地在步驟310中進(jìn)行平均值和/或方差的計(jì)算。
(1)給具有最高方差的移動(dòng)站分配對(duì)于具有該移動(dòng)站可用的最高數(shù)據(jù)率的信道的優(yōu)先權(quán)。以這種方式，將信道分配給移動(dòng)站，直到滿足無(wú)線電接口221中被緩沖的數(shù)據(jù)所需要的數(shù)據(jù)率為止。如果移動(dòng)站具有較高的信道可用數(shù)據(jù)率的方差，則認(rèn)為一個(gè)特定信道具有足夠好的狀態(tài)來(lái)提供高數(shù)據(jù)率，并且其它信道具有足夠差的條件來(lái)提供低數(shù)據(jù)率。因此，優(yōu)先將較高數(shù)據(jù)率的信道分配給移動(dòng)站，籍此來(lái)提高資源效率。根據(jù)其所需要的數(shù)據(jù)率，完成對(duì)具有最大方差的移動(dòng)站的信道分配以后，以相同方式將信道分配給具有第二大方差的移動(dòng)站等等，直到分配了所有的信道為止。
(2)信道首先被分配給具有信道可用數(shù)據(jù)率的最小平均值的移動(dòng)站。如果移動(dòng)站具有小的平均值，則意味著該移動(dòng)站相對(duì)于具有大的平均值的信道處于一個(gè)較差的信道條件。因此，這種信道分配方案被用于優(yōu)先保護(hù)處于較差信道條件的移動(dòng)站。
(3)按照方差降序分配信道。具有最大方差的信道被首先分配給具有最高信道數(shù)據(jù)率的移動(dòng)站。如果滿足移動(dòng)站所需的數(shù)據(jù)率，則從調(diào)度中排除該移動(dòng)站。以這種方式，無(wú)線電資源被分配給其他的移動(dòng)站。當(dāng)一個(gè)信道具有較高的方差時(shí)，這意味著這些移動(dòng)站具有差異非常明顯的信道數(shù)據(jù)率。因此，這種信道分配方案在無(wú)線電資源使用中非常有效。因?yàn)樵诰哂休^小方差(數(shù)據(jù)率整體可能很高或者整體很低)的信道中數(shù)據(jù)率彼此相近似，從無(wú)線電資源使用效率角度來(lái)講，無(wú)論信道被分配給哪一個(gè)移動(dòng)站都不會(huì)造成任何差異。
(4)按照平均值的降序分配信道。如果信道具有較高平均值，則意味著在信道中可以得到許多高數(shù)據(jù)率。因此，具有最高平均值的信道被首先分配給具有信道的最高數(shù)據(jù)率的移動(dòng)站，以便提高資源的使用效率。
在步驟330中以上述任一方法首次分配信道后，調(diào)度器211在步驟340中執(zhí)行第二次信道分配。當(dāng)滿足全部移動(dòng)站所需要的數(shù)據(jù)率之后仍剩余信道，或者在全部信道資源被分配后仍存在其所要求的數(shù)據(jù)率沒(méi)有被滿足的移動(dòng)站時(shí)，可以進(jìn)行第二次信道分配。
在前面的情況下，第二次信道分配將公平性作為目標(biāo)。以下三種方案都是可行的。
(a)因?yàn)槿恳苿?dòng)站都獲得了它們所需的資源，剩余的資源首先被分配給具有最少過(guò)量資源的移動(dòng)站。這樣，移動(dòng)站可以獲得高于其所需的數(shù)據(jù)率來(lái)確保公平。
(b)剩余的資源首先被分配給具有過(guò)量資源與所需數(shù)據(jù)率之間的最小比率的移動(dòng)站。這樣，數(shù)據(jù)可以更加穩(wěn)定地發(fā)送給要求較高數(shù)據(jù)率的移動(dòng)站。
(c)不考慮公平性，將剩余資源分配給對(duì)于各個(gè)信道具有最差信道條件的移動(dòng)站。從而，提高了信道效率和基站的功率使用效率兩者。
在后者的情況下，可以說(shuō)基站已經(jīng)保留了太多的資源。事實(shí)上，這個(gè)問(wèn)題無(wú)法通過(guò)資源分配來(lái)解決。但是，如果這種情況持續(xù)下去，則處于較差信道條件的移動(dòng)站將持續(xù)地排除在資源分配之外。因此，可以將必要的資源分配給那些以較低優(yōu)先權(quán)級(jí)別持續(xù)排在后面的移動(dòng)站。當(dāng)滿足一些移動(dòng)站所需數(shù)據(jù)率比滿足全部移動(dòng)站的公平性更加重要時(shí)，可以執(zhí)行第二次信道分配。
能夠使用以下方法，為在首次信道分配中沒(méi)有分配到無(wú)線電信道的移動(dòng)站重新分配信道資源。可能存在具有超過(guò)其所需信道資源的移動(dòng)站。檢測(cè)出這些移動(dòng)站，根據(jù)它們所需的數(shù)據(jù)率重新為它們分配信道，并且將剩余的信道資源分配給沒(méi)有被分配到無(wú)線電資源的、較高優(yōu)先權(quán)的移動(dòng)站。重復(fù)第二次資源分配，直到滿足一個(gè)預(yù)定的公平性指數(shù)為止。因此，確保公平的、有效地分配了資源。公平性指數(shù)通過(guò)公式(1)來(lái)計(jì)算。
測(cè)量的吞吐量(T1，T2，...，Tn)公平吞吐量(O1，O2，...，On)標(biāo)準(zhǔn)化吞吐量xi＝Tj/Oi 其中“測(cè)量的吞吐量”是為每個(gè)移動(dòng)站所測(cè)量的吞吐量，“公平吞吐量”是通過(guò)例如最大-最小值公平等預(yù)定的方法為每個(gè)移動(dòng)站分配的吞吐量，以及“標(biāo)準(zhǔn)化吞吐量”是測(cè)量的吞吐量與公平吞吐量的比率。
在缺乏信道資源的情況下，將取決于系統(tǒng)策略來(lái)決定是否應(yīng)用上述方案，以使得為了那些具有較差信道條件的移動(dòng)站，其它移動(dòng)站放棄它們通過(guò)正常方式獲得的信道資源。
因此，信道資源可以不被分配給處于較差信道狀態(tài)的移動(dòng)站。換言之，在本發(fā)明中，第二次信道分配是可選的。
將本發(fā)明的上述信道分配與一種向特定移動(dòng)站或者根據(jù)通信量特性而單獨(dú)確定了優(yōu)先級(jí)的移動(dòng)站順序分配信道的方法進(jìn)行比較。具體而言，將其中以方差的降序來(lái)分配信道的第三次信道分配方案與順序信道分配進(jìn)行比較。
在下面的條件中模擬本發(fā)明和對(duì)比示例(1)有足夠的資源分配給全部的移動(dòng)站，并且在對(duì)全部移動(dòng)站分配信道以后，將剩余的信道被分配給具有超過(guò)其所需數(shù)據(jù)率的最少資源的移動(dòng)站，以便能夠滿足它們所需的數(shù)據(jù)率；(2)使用帶寬為10MHz的256個(gè)信道和8個(gè)移動(dòng)站(車(chē)載B信道模型)；(3)每個(gè)移動(dòng)站請(qǐng)求對(duì)于32個(gè)信道的數(shù)據(jù)率；和(4)matlab發(fā)生500次。在表4中例舉了仿真揭示的結(jié)果。
表4

從表4的仿真結(jié)果中看出，本發(fā)明提高了平均的總吞吐量，平均效率，和平均公平指數(shù)。這些改進(jìn)通過(guò)表5和表6予以確認(rèn)。
表5

表6

表5列出了根據(jù)移動(dòng)站在本發(fā)明中所需的數(shù)據(jù)率，分配給移動(dòng)站的信道數(shù)量；而表6列出了根據(jù)移動(dòng)站在現(xiàn)有的順序信道分配方法中所需要的數(shù)據(jù)率，分配給移動(dòng)站的信道數(shù)量。表5和表6的比較表明本發(fā)明更有效地分配信道。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的信道資源分配在考慮系統(tǒng)公平性的同時(shí)提供了提高信道利用的好處。
盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的特定優(yōu)選實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在不背離如所附權(quán)利要求書(shū)中定義的本發(fā)明的精神及范圍的情況下，對(duì)本發(fā)明作出各種形式和細(xì)節(jié)上的變化。
權(quán)利要求
1.一種在無(wú)線通信系統(tǒng)中在至少兩個(gè)信道上通信的基站中的信道分配方法，其包括以下步驟從位于基站單元區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)站接收與可用信道的數(shù)據(jù)率有關(guān)的信息；為每個(gè)信道計(jì)算數(shù)據(jù)率的方差，并且根據(jù)方差排列信道；和按照排列的順序給移動(dòng)站分配信道。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括如果在給移動(dòng)站分配信道后仍剩余了信道則重新分配信道的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中將剩余的信道首先重新分配給下述移動(dòng)站該移動(dòng)站具有最少的、超出其所需數(shù)據(jù)率的信道資源。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中將剩余的信道首先重新分配給下述移動(dòng)站超出該移動(dòng)站所需數(shù)據(jù)率的信道資源與所需數(shù)據(jù)率之間的比值最小。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中將剩余的信道首先重新分配給處于最佳信道狀態(tài)的移動(dòng)站。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟，如果在信道分配后出現(xiàn)信道資源短缺，則從那些具有比其所需數(shù)據(jù)率要多的信道的移動(dòng)站中，將已經(jīng)分配給處于最佳信道狀態(tài)的移動(dòng)站的信道重新分配給信道不夠的移動(dòng)站以滿足該移動(dòng)站所需的數(shù)據(jù)率。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中重復(fù)重新分配，直到滿足一個(gè)預(yù)定的公平性指數(shù)為止。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中分配步驟包括按照方差的降序分配信道，使得具有最大方差的信道被首先分配給具有信道的最高數(shù)據(jù)率的移動(dòng)站，并且如果滿足該移動(dòng)站所需的數(shù)據(jù)率，則從以后的信道分配中排除該移動(dòng)站。
9.一種在無(wú)線通信系統(tǒng)中在至少兩個(gè)信道上通信的基站中的信道分配方法，其包括以下步驟從位于基站單元區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)站接收與可用信道的數(shù)據(jù)率有關(guān)的信息；為每個(gè)移動(dòng)站計(jì)算數(shù)據(jù)率的方差，并且根據(jù)方差排列移動(dòng)站；和按照排列的順序給移動(dòng)站分配信道。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括如果在給移動(dòng)站分配信道后仍剩余了信道則重新分配信道的步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中將剩余的信道首先重新分配給下述移動(dòng)站該移動(dòng)站具有最少的、超出其所需數(shù)據(jù)率的信道資源。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中將剩余的信道首先重新分配給下述移動(dòng)站超出該移動(dòng)站所需數(shù)據(jù)率的信道資源與所需數(shù)據(jù)率之間的比值最小。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中將剩余的信道首先重新分配給處于最佳信道狀態(tài)的移動(dòng)站。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括以下步驟，如果在信道分配后出現(xiàn)信道資源短缺，則從那些具有比其所需數(shù)據(jù)率要多的信道的移動(dòng)站中，將已經(jīng)分配給處于最佳信道狀態(tài)的移動(dòng)站的信道重新分配給信道不夠的移動(dòng)站以滿足該移動(dòng)站所需的數(shù)據(jù)率。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中重復(fù)重新分配，直到滿足一個(gè)預(yù)定的公平性指數(shù)為止。
16.如權(quán)利要求9所述的方法，其中分配步驟包括按照移動(dòng)站的方差的降序分配信道，使得按照數(shù)據(jù)率的降序?qū)⑿诺朗紫确峙浣o具有最大方差的移動(dòng)站，并且直到滿足該移動(dòng)站所需的數(shù)據(jù)率為止。
17.一種在無(wú)線通信系統(tǒng)中在至少兩個(gè)信道上通信的基站中的信道分配方法，其包括以下步驟從位于基站單元區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)站接收與可用信道的數(shù)據(jù)率有關(guān)的信息；為每個(gè)移動(dòng)站計(jì)算數(shù)據(jù)率的平均值，并且根據(jù)平均值排列移動(dòng)站；和按照排列的順序給移動(dòng)站分配信道。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中按照平均值的升序來(lái)給移動(dòng)站分配信道。
19.一種在無(wú)線通信系統(tǒng)中在至少兩個(gè)信道上通信的基站中的信道分配方法，其包括以下步驟從位于基站單元區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)站接收與可用信道的數(shù)據(jù)率有關(guān)的信息；為每個(gè)信道計(jì)算數(shù)據(jù)率的平均值，并且根據(jù)平均值排列移動(dòng)站；和按照排列的順序給移動(dòng)站分配信道。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中按照平均值的降序來(lái)給移動(dòng)站分配信道。
21.一種用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中的、在至少兩個(gè)信道上通信的基站中分配信道的調(diào)度裝置，包括多個(gè)無(wú)線電收發(fā)信機(jī)，用來(lái)與移動(dòng)站通信并且通過(guò)報(bào)告信道從移動(dòng)站接收與可用信道的數(shù)據(jù)率相關(guān)的信息；控制器，用來(lái)按照移動(dòng)站輸出從無(wú)線電收發(fā)信機(jī)接收的數(shù)據(jù)率信息；和調(diào)度器，用來(lái)計(jì)算每個(gè)信道的數(shù)據(jù)率的方差，并按照方差的降序分配信道，從而將具有最大方差的信道首先分配給具有最高信道數(shù)據(jù)率的移動(dòng)站。
22.如權(quán)利要求21所述的調(diào)度裝置，其中如果在給移動(dòng)站分配信道后仍剩余信道，調(diào)度器還會(huì)將剩余的信道分配給移動(dòng)站。
23.如權(quán)利要求21所述的調(diào)度裝置，其中如果在信道分配后出現(xiàn)信道資源短缺，則調(diào)度器從那些具有比其所需數(shù)據(jù)率要多的信道的移動(dòng)站中，將已經(jīng)分配給處于最佳信道狀態(tài)的移動(dòng)站的信道重新分配給信道不夠的移動(dòng)站以滿足該移動(dòng)站所需數(shù)據(jù)率。
24.一種用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中的、在至少兩個(gè)信道上通信的基站中分配信道的調(diào)度裝置，包括多個(gè)無(wú)線電收發(fā)信機(jī)，用來(lái)與移動(dòng)站通信并且通過(guò)報(bào)告信道從移動(dòng)站接收與可用信道的數(shù)據(jù)率相關(guān)的信息；控制器，用來(lái)按照移動(dòng)站輸出從無(wú)線電收發(fā)信機(jī)接收的數(shù)據(jù)率信息；和調(diào)度器，用來(lái)計(jì)算每個(gè)移動(dòng)站數(shù)據(jù)率的方差，并按照移動(dòng)站方差的降序分配信道，從而按照數(shù)據(jù)率降序?qū)⑿诺朗紫确峙浣o具有最大方差的移動(dòng)站。
全文摘要
提供一種在無(wú)線通信系統(tǒng)中在至少兩個(gè)信道上通信的基站中的信道分配的方法?；緩钠鋯卧獏^(qū)域內(nèi)的移動(dòng)站接收與可用信道的數(shù)據(jù)率有關(guān)的信息，為每個(gè)信道計(jì)算數(shù)據(jù)率的方差，根據(jù)方差排列信道，并按照排列的順序給移動(dòng)站分配信道以滿足移動(dòng)站通信量所需的數(shù)據(jù)率。
文檔編號(hào)H04J11/00GK1620177SQ20041010382
公開(kāi)日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月22日
發(fā)明者樸元亨, 尹相普, 趙成賢 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社